[發明專利]一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法

在審

• 申請號: 202210987438.8
• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115307532A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 宋凱;段金堯;王榮彪;謝文宇;沈闖;崔西明
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 北京博海嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 16007
• 代理人: 郝彥東

本發明涉及一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，包括：包括多通道渦流涂層厚度測量傳感器部分、橫梁微腔內壁自動化爬行檢測部分和智能數據分析上位機軟件部分。其中本發明渦流涂層厚度測量傳感器部分采用彈壓機構，齒輪組沿直齒條導軌爬行推動傳感器在待測件表面進行點觸式離散測量；所述橫梁微腔內壁自動化爬行檢測部分采用程控電機齒輪組的混合驅動實現橫梁微腔表面自動化檢測，完成了人工不可達區域表面涂層厚度測量工作；所述智能數據分析上位機軟件部分實現了測量數據的直觀化，實時顯示涂層厚度數據與測量位置，提高了傳感器測量的準確度，簡化了人工測量工作的難度，極大提升了橫梁微腔內壁涂層厚度測量工作的效率。

技術領域

本發明涉及無損厚度測量領域，尤其涉及一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法。

背景技術

噴覆涂層構件廣泛應用于航空航天、高速鐵路、建筑、造船及汽車等行業，高鐵橫梁構件在服役過程中為增強特定功能強度需噴覆特定厚度涂層，噴覆涂層的質量好壞在于其涂層厚度的精確性與均勻性。另一方面，由于高鐵橫梁構件微腔部位噴涂涂料時較難操作，涂層厚度測量時存在很多人工不可達的測量部位，故在多次測量時需要對每個測厚點進行重復定位再測量，定位精度差影響測量結果的準確性。因此實現自動化渦流法高精度涂層厚度測量，對于提升測厚工作的效率與整體涂層厚度評估具有極其重要的意義。

目前，構件涂層厚度的無損測量技術有多種，其中超聲測厚法測厚速度快、成本低、對人體無害，對于微米級的涂鍍層難度較大，而且測試過程中還需要使用耦合劑。射線測厚法能夠比較直觀的顯示厚度影像并且能夠進行非接觸高精度測量，但需要防護源，不便攜帶，對于比較薄的涂層，難以測量。金相顯微鏡測厚法具有精度高、重現性好等特點，但此法是一種破壞性測量方法，而且試驗試塊的制樣過程要求精確，費用比較高，操作比較復雜。傳統渦流測厚傳感器對檢測構件形狀要求較高，針對復雜曲面無法做到自適應完全接觸測量，，不適用于大規模現場檢測，并且以上檢測方法均存在檢測設備體積大，檢測過程需人工定位等不足。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，該渦流傳感器具有抗邊緣效應、檢測效率高、實時反饋測量結果等優點。本發明渦流涂層厚度測量傳感器采用彈壓機構，齒輪組沿直齒條導軌爬行推動傳感器進行點觸式離散測量。橫梁微腔內壁自動化爬行檢測部分采用程控電機齒輪組的混合驅動實現橫梁微腔表面自動化檢測，完成了人工不可達區域表面涂層厚度測量工作。智能數據分析上位機軟件部分實現了測量數據的直觀化，實時顯示涂層厚度數據與測量位置，提高了傳感器的測量效率和準確度。

為至少解決上述技術問題之一，本發明采取的技術方案為：

一方面，本發明提出了一種多通道微腔壁涂層渦流測厚傳感器及自動化檢測方法，其特征在于，包括多通道渦流涂層厚度測量傳感器部分、橫梁微腔內壁自動化爬行檢測部分和智能數據分析上位機軟件部分，所述多通道渦流涂層厚度測量傳感器包括“跑道式”檢測線圈、矩形磁芯、異形伸縮保護套筒、壓簧、彈力伸縮橋臂和分時復用模塊。所述橫梁微腔內壁自動化爬行檢測部分包括程控電機、齒輪組、縱向直齒條導軌、萬向里程輪、距離探針和編碼器。所述智能數據分析上位機軟件部分包括幅值-厚度反演算法模塊、多通道數據采集顯示模塊、程控電機控制模塊、行進記錄與控制模塊；

進一步的，規定沿橫梁微腔長度方向為x軸方向，沿橫梁微腔寬度方向為y軸方向,沿橫梁微腔高度方向為z軸方向建立空間直角坐標系。所述“跑道式”檢測線圈為自發-自感式線圈，數量為四個，兩兩布置于傳感器上下表面用于拾取微腔z軸方向上下表面涂層厚度信號；所述異形伸縮保護套筒用于支撐保護檢測線圈，并實現異形結構的伸縮彈壓；

進一步的，所述壓簧鉚接于傳感器內腔，可進行z軸方向的雙向彈壓，推動上述異形伸縮保護套筒沿z軸向下/向上運動，直至到達指定位置與待測面接觸進行涂層厚度測量；所述彈力伸縮橋臂用于連接微腔內壁兩端渦流測厚傳感器，可沿y軸方向自由伸縮；所述分時復用模塊控制多通道檢測線圈的分時工作，對待測區域上下表面涂層進行實時測量；